tóm tắt: Tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học của các dẫn xuất dị vòng kết hợp chứa 1,3,4-oxadiazole

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (975.11 KB, 28 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

---

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH HÓA HỮU CƠ

MÃ SỐ: 9440114

NGUYỄN PHÚ QUÝ

TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC DẪN XUẤT DỊ VỊNG KẾT HỢP CHỨA KHUNG 1,3,4-OXADIAZOLE

NĂM 2023

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

Người hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Thị Bửu Huê

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp trường

Họp tại: ……….

Vào lúc ….. giờ ….. ngày ….. tháng ….. năm …..

Phản biện 1: Phản biện 2:

Xác nhận đã xem lại của Chủ tịch Hội đồng

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ. - Thư viện Quốc gia Việt Nam.

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

potent antifungal agents: Synthesis, biological evaluation and in silo study. CTU Journal of Innovation and Sustainable Development,

15(3), 125-129.

DOI:10.22144/ctujoisd.2023.057

8. Nguyen Phu Quy, Do Minh Kiep, Nguyen Cuong Quoc, Tran Quang

De, Hiroyuki Morita and Bui Thi Buu Hue (2023). In vitro and in

silico evaluations of anti-inflammatory activity of 1,3,4-oxadiazole

derivatives. Journal of Analytical Sciences, 29(2), 214-218.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

potent antifungal agents: Synthesis, biological evaluation and in silo study. CTU Journal of Innovation and Sustainable Development,

15(3), 125-129.

DOI:10.22144/ctujoisd.2023.057

8. Nguyen Phu Quy, Do Minh Kiep, Nguyen Cuong Quoc, Tran Quang

De, Hiroyuki Morita and Bui Thi Buu Hue (2023). In vitro and in

silico evaluations of anti-inflammatory activity of 1,3,4-oxadiazole

derivatives. Journal of Analytical Sciences, 29(2), 214-218.

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, bệnh ung thư đang gia tăng và là một trong những căn bệnh gây tử vong hàng đầu trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Nhiều hoạt chất có tác dụng kháng ung thư đã được nghiên cứu trong thời gian gần đây, trong đó quan trọng nhất là các hợp chất dị vòng chứa nitrogen và oxygen như 1,3,4-oxadiazole, benzimidazole và quinazolinone. Để đạt được những tác nhân kháng ung thư tiềm năng, các cấu trúc dị vòng kết hợp được quan tâm nghiên cứu nhiều do những cấu trúc này thường có hoạt tính vượt trội hơn cũng như ít gây ra các tác dụng phụ hơn các cấu trúc đơn lẻ. Dựa trên hoạt tính kháng ung thư đã được biết của các dị vòng 1,3,4-oxadiazole cũng như các dẫn xuất benzimidazole và quinazolinone, việc kết hợp các đặc điểm cấu trúc này vào trong cùng một phân tử hứa hẹn tạo ra các cấu trúc mới với hoạt tính kháng ung thư

được tăng cường. Vì vậy, nghiên cứu “Tổng hợp và đánh giá hoạt tính

sinh học các dẫn xuất dị vòng kết hợp chứa khung 1,3,4-oxadiazole”

là thực sự cần thiết, góp phần tổng hợp các hoạt chất mới làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo nhằm phát triển thuốc mới, đặc biệt là thuốc kháng ung thư.

1.2 Mục đích nghiên cứu

1. Thiết kế cấu trúc, quy trình tổng hợp và tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp chứa khung 1,3,4-oxadiazole, benzimidazole và quinazolinone;

2. Đánh giá hoạt tính kháng ung thư in vitro và in silico của các dẫn xuất tổng hợp được.

1.3 Nội dung nghiên cứu

1. Thiết kế và tổng hợp các dẫn xuất kết hợp bao gồm: -Dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate;

- Dẫn xuất quinazolinone/hydroxamate; - Dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole;

- Dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone.

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

2. Xác định cấu trúc hóa học của các dẫn xuất tổng hợp được dựa trên các phương pháp phổ nghiệm bao gồm HR-MS, FT-IR, 1H-NMR và 13C-NMR.

3. Đánh giá hoạt tính kháng ung thư in vitro của các dẫn xuất tổng

hợp được bao gồm hoạt tính ức chế các enzyme HDAC và hoạt tính gây độc các dịng tế bào ung thư ở người (SKOV-3, MCF-7, MDA-MB-231, EMT6, Hepa1c1c7, N2a, HeLa và A549).

4. Đánh giá hoạt tính kháng ung thư in silico của các dẫn xuất

tổng hợp được thông qua nghiên cứu docking phân tử trên các mục tiêu HDAC3 (PDB ID: 4A69), HDAC4 (PDB ID: 4CBT), HDAC6 (PDB ID: 5EEI), HDAC8 (PDB ID: 1T67), HDAC11 (NCBI ID: NP-079103.2), hTS (PDB ID: 1HVY), EGFR (PDB ID: 2J6M) và HER2 (PDB ID:3PP0).

1.4 Tính mới của luận án

1. Đã thành công trong thiết kế cấu trúc, quy trình tổng hợp và tổng hợp được 67 dẫn xuất dị vòng kết hợp mới, các cấu trúc bao gồm các dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate (11 dẫn xuất), các dẫn xuất quinazolinone/hydroxamate (15 dẫn xuất), các dẫn xuất kết hợp 1,3,4 oxadiazole/benzimidazole (36 dẫn xuất) và các dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (05 dẫn xuất).

2. Kết quả đánh giá tiềm năng kháng ung thư in vitro xác định được bảy (07) cấu trúc hit tiềm năng cho các nghiên cứu tiếp theo.

3. Ứng dụng phương pháp tiếp cận in silico bằng mô hình

docking phân tử góp phần làm rõ thêm kết quả đánh giá hoạt tính kháng

ung thư in vitro của các hợp chất hit.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Phần này trình bày tổng quan về các dị vòng 1,3,4-oxadiazole, benzimidazole, quinazolinone và một số dẫn xuất dị vòng kết hợp chứa khung 1,3,4-oxadiazole; tổng quan về một số mục tiêu sinh học và phương pháp docking phân tử.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

học trong khoảng 155.3-94.1 ppm đặc trưng cho C=C trong vịng thơm. Các tín hiệu C trên dây alkyl xuất hiện trong khoảng 31.7-24.1 ppm.

4.1.2 Kết quả tổng hợp các dẫn xuất kết hợp quinazolinone/hydroxamate

Quy trình tổng hợp các dẫn xuất quinazolinone/hydroxamate

12a-j được trình bày trong Sơ đồ 4.5. Quy trình tổng hợp bắt đầu bằng phản

ứng mở vòng isatoic anhydride 18 bởi các benzylamine 19 tạo thành các chất trung gian 2-aminobenzamide 20. Phản ứng được thực hiện trong môi trường nước ở nhiệt độ phòng. Sau phản ứng sản phẩm 20 kết tủa

trong môi trường phản ứng. Sản phẩm được lọc và được sử dụng cho bước ngưng tụ tiếp theo với CS2 mà không cần tinh chế.

Sơ đồ 4.5: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất 2-mercaptoquinazolinyl

hydroxamate (12a-j)

Tiếp theo là phản ứng ngưng tụ giữa 2-aminobenzamide 20 với

CS2. Phản ứng được thực hiện trong môi trường base mạnh (KOH) sử dụng dung môi là ethanol. Sau phản ứng thu được kết tủa. Lọc lấy kết

tủa là các 2-mercaptoquinazoline 15a-j và được sử dụng cho bước tiếp

theo mà không qua tinh chế.

Tiếp theo nhóm chức thiol của các dẫn xuất 15a-j được cho phản ứng với ethyl 2-chloroacetate 5a hoặc ethyl 5-bromopentanoate 5b thu được các chất trung gian thiết yếu 2-mercaptoquinazoline 23a-j thu

được với hiệu tổng rất tốt (83-96%).

Bước cuối cùng của quy trình tổng hợp là phản ứng amino giải

nhóm chức ester của chất trung gian bởi hydroxyamine (NH2OH.HCl)

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Thiết kế cấu trúc, quy trình tổng hợp và tổng hợp các dẫn xuất có cấu trúc tổng quát như sau:

1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e)

Thiết kế cấu trúc, quy trình tổng hợp và tổng hợp các dẫn xuất có cấu trúc tổng quát như sau:

3.3.2 Xác định hoạt tính kháng ung thư in vitro và in silico

của các dẫn xuất tổng hợp được

Phần này trình bày các nội dung thử nghiệm hoạt tính gây độc tế

bào ung thư và hoạt tính ức chế các enzyme HDAC in vitro và thực hiện phương pháp docking phân tử (in silico) trên một số dẫn xuất tiềm năng.

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp tổng hợp hóa học

Phần này trình bày các phương pháp tổng hợp hóa học.

3.4.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng ung thư in vitro

Phần này trình bày các phương pháp đánh giá độc tính đối với tế

bào ung thư và hoạt tính ức chế các enzyme HDAC in vitro của các dẫn

xuất tổng hợp được.

3.4.3 Phương pháp docking phân tử

Phần này trình bày các phương pháp docking phân tử trên các mục tiêu HDAC3 (PDB ID: 4A69), HDAC4 (PDB ID: 4CBT), HDAC6 (PDB ID: 5EEI), HDAC8 (PDB ID: 1T67), HDAC11 (NCBI ID: NP-079103.2), hTS (PDB ID: 1HVY), EGFR (PDB ID: 2J6M) và HER2

(PDB ID:3PP0) đối với các dẫn xuất cho kết quả in vitro tiềm năng.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

CHƯƠNG 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết quả tổng hợp hóa học

4.1.1 Kết quả tổng hợp các dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate

Quy trình tổng hợp các dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate

3a-k được trình bày trong Sơ đồ 4.2.

Trong bước đầu tiên, các o-phenilenediamine 6a-g được cho

ngưng tụ với CS2 trong môi trường base (KOH trong ethanol) tạo thành

dẫn xuất benzimidazole 4a-g mang nhóm thế thiol tại vị trí C-2. Hiệu suất thu được 4a-c đạt từ 85-91% trong khi hiệu suất tổng thu được 4d-g

qua ba bước tổng hợp (tính từ o-halonitrobenzene 8a-b) đạt 89-95%.

a Hiệu suất tổng qua bước tổng hợp tính từ o-halonitrobenzene 8a-b

Sơ đồ 4.2 Quy trình tổng hợp dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate

Tiếp theo quy trình tổng hợp là phản ứng thế thân hạch SN2 giữa

nhóm chức thiol của 4a-g với tác nhân alkyl hóa là ethyl 2-chloroacetate

5a hoặc ethyl 5-bromopentanoate 5b trong môi trường kiềm yếu

(K2CO3)sử dụng dung môi acetone, thu được các chất trung gian 7a-k

tương ứng với hiệu suất khá tốt (75-91%).

Bước cuối cùng của quy trình tổng hợp là phản ứng amino giải

các nhóm ester của các chất trung gian 7a-k bằng tác nhân

hydroxylamine hydrochloride, trong sự hiện diện của lượng dư KOH,

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

tạo thành các dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate 3a-k với hiệu suất

toàn phần khá tốt.

Bảng 4.2: Hiệu suất tổng hợp dẫn xuất benzimidazole/hydromate 3a-k Ký hiệu

Hiệu suất toàn phần

Cấu trúc của các dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate (3a-k)

được xác định bằng các phương pháp phổ nghiệm bao gồm FT-IR, MS, 1H-NMR và 13C-NMR.

HR-Trên phổ FT-IR, các dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate thể hiện các vân phổ hấp thụ ở vùng 3635-3407 đặc trưng cho nhóm -OH, các vân phổ hấp thụ ở vùng 3265-3175 cm-1 đặc trưng cho nhóm -NH, vùng vân phổ 1651-1636 cm-1 đặc trưng cho nhóm C=O. Khối phổ phân

giải cao (HR-ESI-MS) đều có xuất hiện mũi ion phân tử giả m/z [M+H]+

phù hợp với công thức phân tử của các dẫn xuất tổng hợp được. Trên phổ 1H-NMR của các dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate (3a-k) có

độ dịch chuyển hóa học trong khoảng 7.97-6.72 ppm của các proton trong vòng thơm. Độ dịch chuyển hóa học trong khoảng 10.83-10.33 ppm và 9.05-8.66 ppm lần lượt là các proton của nhóm -OH và -NH của nhóm chức hydroxamate. Trên phổ 13C-NMR của các dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate có tín hiệu ở độ dịch chuyển hóa học trong khoảng 168.8-163.6 ppm đặc trưng cho nhóm C=O; độ dịch chuyển hóa

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

học trong khoảng 155.3-94.1 ppm đặc trưng cho C=C trong vòng thơm. Các tín hiệu C trên dây alkyl xuất hiện trong khoảng 31.7-24.1 ppm.

4.1.2 Kết quả tổng hợp các dẫn xuất kết hợp quinazolinone/hydroxamate

Quy trình tổng hợp các dẫn xuất quinazolinone/hydroxamate

12a-j được trình bày trong Sơ đồ 4.5. Quy trình tổng hợp bắt đầu bằng phản

ứng mở vòng isatoic anhydride 18 bởi các benzylamine 19 tạo thành các chất trung gian 2-aminobenzamide 20. Phản ứng được thực hiện trong mơi trường nước ở nhiệt độ phịng. Sau phản ứng sản phẩm 20 kết tủa

trong môi trường phản ứng. Sản phẩm được lọc và được sử dụng cho bước ngưng tụ tiếp theo với CS2 mà khơng cần tinh chế.

Sơ đồ 4.5: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất 2-mercaptoquinazolinyl

hydroxamate (12a-j)

Tiếp theo là phản ứng ngưng tụ giữa 2-aminobenzamide 20 với

CS2. Phản ứng được thực hiện trong môi trường base mạnh (KOH) sử dụng dung môi là ethanol. Sau phản ứng thu được kết tủa. Lọc lấy kết

tủa là các 2-mercaptoquinazoline 15a-j và được sử dụng cho bước tiếp

theo mà khơng qua tinh chế.

được với hiệu tổng rất tốt (83-96%).

Bước cuối cùng của quy trình tổng hợp là phản ứng amino giải

nhóm chức ester của chất trung gian bởi hydroxyamine (NH2OH.HCl)

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

tạo thành nhóm hydroxamate tương ứng. Phản ứng được thực hiện bằng cách khuấy hỗn hợp gồm NH2OH.HCl và KOH trong ethanol, sau đó

dung dịch gồm chất trung gian 23a-j trong ethanol được thêm từ từ vào

và hỗn hợp được khuấy tiếp tục. Chiết bằng dung môi ethyl acetate và

tinh chế bằng sắc ký cột silica gel. Các dẫn xuất quinazolinone 12a-j với

hiệu suất tổng (qua 4 bước) đạt (13-69%) (Bảng 4.4).

Hai dẫn xuất quinazolinone 13a-b mang hợp phần hydroxamate

tại vị trí N-3 thơng qua cầu nối là dị vòng piperazine cũng được tổng

hợp từ isatoic anhydride 18 (Sơ đồ 4.7). Do đặc tính phân cực của các phân tử 16a-b nên việc cô lập chúng bằng sắc ký cột gặp khó khăn nên

giải pháp được áp dụng là chất trung gian thô tạo ra sau bước đầu tiên sẽ

được cho phản ứng tiếp theo với ester 5 và quá trình tinh chế được thực hiện đối với sản phẩm 24a-b.

Sơ đồ 4.7: Quy trình tổng hợp hai dẫn xuất kết hợp

quinazolinone/hydroxamate 13a-b mang cầu nối dị vòng piperazine

Dựa trên các kết quả nghiên cứu trước đây (Bui Thi Buu Hue et.

al., 2021), phản ứng kiểu one-pot giữa isatoic anhydride 18 với amine

2-(piperazin-1-yl)ethan-1-amine 19' và aldehyde 21 sử dụng tác nhân

oxy hóa là muối FeCl3.6H2O tạo sản phẩm thơ 16a-b được tiếp tục alkyl hóa sử dụng tác nhân 2-chloro acetate 5a. Sản phẩm mong muốn 24a-b

thu được với hiệu suất tổng qua 2 bước khá tốt (50-57%). Bước cuối cùng của quy trình tổng hợp là phản ứng amino giải nhóm chức ester

của 24a-b sử dụng NH2OH.HCl trong môi trường kiềm mạnh. Sản

phẩm 13a-b thu được với hiệu suất đạt được qua 3 bước tổng hợp khá

tốt (30-40%) (Bảng 4.4).

Ba dẫn xuất quinazolinone 14a-c có cấu trúc được thiết kế dựa

trên sự thay đổi cầu liên kết 3-piperazinylethyl ở vị trí N-3 của dẫn xuất

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

13a-b bằng mạch alkyl có chiều dài 5 carbon. Quy trình tổng hợp trải

qua 3 bước xuất phát từ tác chất ban đầu là anthraniamide 22 (Sơ đồ 4.9). Đầu tiên là phản ứng oxy hóa đóng vịng của anthranilamide 22 và

các aldehyde thơm được thực hiện bởi tác nhân oxy hóa là oxy khơng

khí tạo ra các dẫn chất trung gian quinazolinone 17a-c mang nhóm thế

khác nhau tại vị trí C-2. Các bước tiếp theo được thực hiện tương tự như

mô tả trong quy trình tổng hợp các dẫn xuất 12a-j và 13a-b. Hiệu suất tổng hợp toàn phần của các dẫn xuất 14a-c là 30-53% (Bảng 4.4).

Sơ đồ 4.9: Quy trình tổng hợp các dẫn xuất quinazolinone/hydroxamate

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

acylhydrazide 49a-c và CS2 trong môi trường kiềm mạnh sử dụng dung

môi là ethanol. Sản phẩm 46a-c thu được với hiệu suất 72-75%.

Giai đoạn cuối cùng của quy trình tổng hợp là phản ứng kết nối

các hợp phần 46a-c và 38a-b. Phản ứng được thực hiện bằng cách đun hoàn lưu hỗn hợp gồm 46a-c, 38a-b và CH3COONa trong ethanol tạo ra sản phẩm là các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole/quinazolinone/benzimidazole

(45a‒e) với hiệu suất toàn phần qua 5 bước khá tốt (24-30%) (Bảng

1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e) được xác định bằng

các phương pháp phổ FT-IR, HR-MS, 1H-NMR và 13C-NMR.

Trên phổ FT-IR, các dẫn xuất oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone có các vân phổ hấp thụ ở vùng 3244-3189 cm-1 đặc trưng cho nhóm –NH; vùng vân phổ 1750-1604 cm-1 đặc trưng cho nhóm C=O. Khối phổ phân giải cao (HR-ESI-MS) của các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone đều

1,3,4-xuất hiện mũi ion phân tử giả m/z [M+H]+ phù hợp với công thức phân tử. Phổ 1H-NMR của các dẫn xuất 1,3,4-

oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e) đều có xuất hiện các

tín hiệu trong khoảng 8.56-6.71 ppm tương ứng với các proton của vòng

thơm; Các tín hiệu mũi đơn (s) ở trong khoảng 12.64-12.48 ppm tương

ứng với proton của nhóm -NH của vịng benzimidazole. Các tín hiệu trong khoảng 6.01-4.74 ppm là các tín hiệu cộng hưởng của các proton

</div>